你对先进陶瓷材料了解多少呢？

先进陶瓷通常指的是采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有准确的化学组成，精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异特性的陶瓷。先进陶瓷按种类可分为具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点的结构陶瓷，以及具有电气性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点的功能陶瓷。

先进陶瓷广泛应用于高温、腐蚀，电子、光学领域，作为一种新兴材料，以其优异的性能在材料领域独树一帜，受到人们的高度重视，在未来的社会中将发挥重要的作用。

结构陶瓷主要有：切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部件、发动机部件、热交换器和装甲等。主要材料有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO2)、碳化硼(B4C)、二硼化钛(TiB2)、氧化铝(A12O3)和赛隆(Sialon)等。

（1）Si3N4基陶瓷材料

C纤维增强Si3N4基陶瓷材料，用ZrO2的变相效应防止由于纤维与基体的热膨胀系数上的不匹配而产生的裂纹，所获得的复合材料的断裂韧性提高5倍。氮化硅陶瓷以其优异的综合性能和丰富的资源成为高性能陶瓷中最有应用潜力的一种切削工具，每年约有140吨氮化硅粉末用于刀具制造，价值约3亿美元。

（2）碳化硅基陶瓷

用热压工艺制得的碳化硅陶瓷，其密度可以接近理论密度，弯曲强度即使在1400℃左右的高温仍可达到500～600MPa。用CVI法制得的C纤维补强的碳化硅复合材料，强度为520MPa，而断裂韧性达到16.5MPa·m。加入25vol％TiB的碳化硅复相陶瓷，如果严格控制起始的颗粒尺寸，可使强度达到888MPa，断裂强度达到8.8MPa·m。可以说碳化硅是高温空气中强度最高的材料，其热导率仅次于氧化铍陶瓷材料。

中国有很多企业生产碳化硅粉，其中很大一部分出口，但是主要都是低品味的用于制造耐火砖用的碳化硅粉。据数据统计，东欧有15万吨／年的生产能力，北美的生产量为10万吨／年。高纯、高活性的碳化硅微细粉价格很高，为14-40美元／公斤，年需求额约1500万美元，这种粉末用于制造高性能的碳化硅陶瓷。

（3）氧化锆增韧陶瓷

氧化锆增韧陶瓷在结构陶瓷研究中取得了重大的进展，经过增韧的陶瓷品种也很多，目前已经知道的可使氧化锆稳定的添加物有：氧化镁、氧化钙、氧化镧、氧化钇、氧化铈等单一的氧化物或它们的复合氧化物。

被增韧的材料，除了稳定的氧化锆以外，还有氧化铝、氧化钍、尖晶石、莫来石等氧化物陶瓷。在氧化铝中添加16vol％的氧化锆增韧处理，得到材料的强度为1200MPa，断裂韧性为15.0MPa.m。

氧化锆增韧陶瓷材料在室温下具有最高的强度和断裂韧性，今后将着重提高其高温的性能。

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